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Einrichtung zum Abscheiden fester, in einem strömenden
Medium schwebender Teilchen
Die Erfindung betrifft einen Staubabscheider, allgemeiner eine Einrichtung zum Sammeln fester
Teilchen, die in bewegten Medien schweben und die sich durch eine besondere Wirksamkeit auszeichnen soll. Die vorliegende Einrichtung gehört jener Bauart an, die mit einem Einrichtungsgehäuse versehen ist, das durch eine Trennwand, die einen Durchströmkanal für das Medium enthält, in zwei, über einen hydraulischen Verschluss verbundene Kammern geteilt ist, von denen die eine eine Befeuchtungsflussig- keit enthält und das zu reinigende Medium aufnimmt, das in gereinigtem Zustand der zweiten Kammer entnommen wird.
Das Hauptproblem im Bau von Nassabscheidern ist es, mit einfachen Mitteln eine innige Mischung der feinen Teilchen mit der Befeuchtungsflüssigkeit herbeizuführen. Während es keine Schwierigkeiten verursacht, grössere Teilchen durch Adhäsion an die Flüssigkeit zu binden, wird dies mit abnehmender Teilchengrösse immer schwieriger ; es gibt aber Teilchen, die in der Grössenordnung von Millimicron liegen, z. B. das Eisenoxyd, das bei der Stahlgewinnung nach dem Sauerstoffblasverfahren als Rauch entweicht. Die Unmöglichkeit, mit gewöhnlichen Nassbefeuchtern feine Teilchen abzuscheiden, erklärt das Versagen dieser Apparate unter schwierigen Betriebsbedingungen. Teilchen, welche von der Flüssigkeit nicht befeuchtet werden, können auch nicht abgeschieden werden : Sie wandern einfach durch den Abscheider hindurch.
Bekanntgewordene Abscheider der hier interessierenden Art haben den Nachteil, dass sich in ihnen ein teilchenbeladener Luftstrom von der Flüssigkeit wieder trennt.
Bei einem Abscheider der eingangs genannten Art kennzeichnet sich nun die Erfindung dadurch, dass der Durchströmkanal Teilungswände enthält, welche den Durchströmquerschnitt des Durchströmkanals, zu dessen Achse sie geneigt sind und die vorzugsweise Wendelflächen sind, in mehrere Einzelkanäle unterteilen, wobei das untere Ende des Druchströmkanals nahe dem Fltissigkeitsspiegel der unteren Kammer angeordnet ist, so dass bei entsprechender Strömungsgeschwindigkeit des zu reinigenden Mediums dieses unter Mitreissen von Flüssigkeit aus der Unterkammer in eine schnelle, zu einer Vernebelung führende Drehbewegung gerät.
Die Folge dieser Bauweise ist (unter der Voraussetzung einer hinreichend grossen Luftgeschwindigkeit, die eine Folge einer entsprechenden Luftpressung ist), dass der zu reinigende Luftstrom in eine Mehrzahl von einzelnen Strömen geteilt wird, VO'1 denen jeder eine vorbestimmte Flüssigkeitsmenge mitreisst ; und ferner, dass der Flüssigkeit-Staubmischung eine grosse Drehgeschwindigkeit erteilt wird, wodurch die innige Mischung der staubbeladenen Luft mit der Flüssigkeit begünstigt wird ; gleichzeitig werden die Teilchen einer grossen Fliehkraft ausgesetzt, die erst ihre Absonderung ermöglicht. Dabei hat sich gezeigt, dass das Arbeitsvermögen der Apparatur immer gleich gross bleibt, gleichgültig ob viel oder wenig Staub abzuscheiden ist.
Es sind Abscheider schon vorgeschlagen worden, welche einen Kontakt des zu reinigenden Mediums mit einer Flüssigkeit anstreben, und die Abscheidung der Teilchen soll durch scharfe Richtungsänderungen des Feuchtluftstroms erfolgen. Es wurde auch schon versucht, dem Feuchtluftstrom eine Drehbewe- gung zu erteilen, aber diese war viel zu gering, um auch für feinste Teilchen ein zufriedenstellendes Arbeiten zu gewährleisten. Die gleichzeitige Anwendung der Unterteilung in Teilströme, die einer gro- ssen Fliehkraftwirkung auszusetzen sind. wurde bisher nicht vorgeschlagen.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Die Fig. 1 und 3 zeigen Vertikalschnitte durch zwei verschiedene Ausführungsformen der Einrichtung mit Grundrissen in den Fig. 2 und 4, welche Schnittdarstellungen nach den Linien II-II bzw. IV-IV der Fig. 3 sind. Die Fig. 5 und 6 zeigen Vertikalschnitte durch zwei weitere Ausführungsformen der vorliegenden Einrichtung und die Fig. 7-13, 15,. 17, 19 und 20 als schematische Vertikalschnitte insgesamt acht verschiedene Ausfüh-
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sind.
Gemäss Fig. 1 besteht die erfindungsgemässe Einrichtung aus einem Gehäuse l, das eine Einlassöffnung 2 für das zu reinigende Medium und eine Auslassöffnung 3 für das gereinigte Medium besitzt. Im Inneren der Einrichtung ist eine Trennwand 4 vorgesehen, die mit der inneren Oberfläche des Gehäuses 1 verbunden ist. Diese Trennwand bildet eine Zufuhrkammer 5 aus, in welche das mit den Teilchen beladene Medium eintritt und die eine bis zu einem gegebenen Spiegel 6 reichende Befeuchtungsflüssigkeit enthält sowie eine das gereinigte Medium sammelnde Auslasskammer 7 auf der andern Seite der Trennwand 4.
Die Kammern 5 und 7 stehen über einen durch die Befeuchtungsfltissigkeit, die meist Wasser sein wird, verschlossenen Kanal 8 in Verbindung, der durch eine von der Kante 9 der Trennwand 4 nach abwärts weisende, in das Befeuchtungsmittel eintauchende Wand 10 gebildet ist.
In der Trennwand 4 ist ein Durchströmkanal 20 eingesetzt, welcher den Zweck hat, dem Gemenge eine Drehbewegung zu erteilen, welches, wie weiter oben dargelegt, aus dem teilchenbeladenen Medium und der Befeuchtungsfltlssigkeit besteht. Der Durchströmkanal 20 weist einen äusseren Mantel 12 auf und einen inneren damit gleichachsigen Mantel 13, welch letzterer an beiden Enden geschlossen ist. Eine Mehrzahl von z. B. wendelförmigen Teilungswänden 14 ist in dem zwischen den genannten beiden Mänteln 12 und 13 eingeschlossenen Ringraum vorgesehen.
Ein iblass 15 dient dazu, die in der Befeuchtungsflüssigkeit sich sammelnden Teilchen abführen zu können.
Die in Fig. 1 gezeigte Einrichtung wirkt wie folgt :
Das teilchenbeladene Medium, welches Luft oder ein anderes Gasgemenge oder ein Gas oder Dampf sein kann, wird durch Mittel, die in der Zeichnung'nicht dargestellt sind, entweder mittels Druck oder Vakuum in die Kammer 5 geführt, in die es durch die Einlassöffnung 2 eintritt. Das strömende Medium kommt mit der Oberfläche der Befeuchtungsflüssigkeit in Berührung und ändert seine Bewegungsrichtung, wobei es auf Grund einer dynamischen Wirkung eine Flüssigkeitsmenge mit sich reisst und vernebelt und dabei mit ihr eine innige Mischung eingeht, bevor es in die Vorrichtung 20 gerät.
Die Menge an Befeuch- tungsflussigkeit, die vom strömenden, teilchenbeladenen Medium mitgerissen wird. ist eine Funktion des
Abstandes, der zwischen dem Flüssigkeitsspiegel 6 und dem Einlassquerschnitt 16 der Vorrichtung 20 besteht, sowie der Grösse der Strömungsgeschwindigkeit im Einlassquerschnitt 16.
Das aus Flüssigkeit und teilchenbeladenem Medium bestehende Gemisch verlässt die Vorrichtung 20 durch deren Auslassquerschnitt 17 und tritt damit in die Auslasskammer 7 ein.
Da die Mischung aus Medium und Flüssigkeit, deren Bildung durch die Drehbewegung und die im Gefolge damit einhergehenden Fliehkräfte begünstigt wird, einer Vernebelungswirkung unterliegt, führt dies zu einer weiteren noch innigeren Mischung der vernebelten Flüssigkeitströpfchen mit den festen, abzuscheidenden Teilchen, die im Medium bzw. im Nebel schweben, wodurch das Abscheiden der letzteren in einem verbesserten Ausmass ermöglicht wird.
Die festen Teilchen und die an ihnen haftende Flüssigkeit werden über den Kanal 8, der die Verbindung zwischen den Kammern 5 und 7 vorstellt, in die Flüssigkeit 6 geführt und darauffolgend am Boden des Gerätes gesammelt, von wo sie mittels der Ablassvorrichtung 15 abgezogen werden können. Das gereinigte Medium wird aus der Abscheidekammer 7 entfernt und verlässt die Einrichtung durch den Querschnitt 3...
Die Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, in welchem die Trennwand 4 wieder dicht mit dem Gehäuse 1 verbunden ist, wogegen die Verbindung zwischen den Kammern 5 und 7 mittels eines Rohres 18, welches an beiden Enden offen ist und in der Trennwand 4 sitzt, bewirkt wird, wobei das untere Ende dieses Rohres in die Flüssigkeit taucht, so dass ein hydraulischer Verschluss der Leitung 18 zustandekommt.
Ein anderes Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 5, in der man wieder die Trennwand 4 erkennt, die mit der Innenseite des Gehäuses 1 dicht verbunden ist, wogegen die kommunizierende Verbindung zwischen den Räumen 5 und 7 mittels des inneren Elementes 19 des das Mischen und Vernebeln bewirkenden Durchströmkanals 20 herbeigeführt wird. Dieses Element 19 ist an beiden Enden offen und taucht mit seinem tieferliegenden Ende in die Flüssigkeit. um einen hydraulischen Verschluss des Verbindungselementes 19 zu sichern.
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Selbstverständlich ist es möglich, im Rahmen der Erfindung jedes andere geeignete System zur Herstellung einer Verbindung zwischen der Einlasskammer 5 und der Auslasskammer 7 vorzusehen, soferne dieses einen hydraulischen Verschluss zwischen diesen beiden Kammern gewährleistet.
Die Fig. 2 und 4 zeigen auch, dass die Einrichtungen nach den Fig. 1 und 3 verschiedene Grundrissformen aufweisen können. Die Trennwand 4 ist in beiden Fällen deutlich erkennbar. Fig. 6 zeigt eine erfindungsgemässe Einrichtung, die in der Trennwand 4 eine Mehrzahl von Durchströmkanälen 20 trägt und im übrigen der Bauweise nach Fig. 1 und 2 entspricht.
Die Vorrichtung 20, die dem strömenden Medium eine Drehbewegung zu erteilen bezweckt, erlaubt verschiedenartigste Bauweisen und Ausgestaltungen. Einige dieser Bauformen sind in den Fig. 7 - 20 ver- anschaulich. Im wesentlichen handelt es sich um Einrichtungen, welche vermittels wendelflächenförmiger oder schräger, aber ebener Leitbleche 14 dem durchströmenden Medium eine Drehbewegung erteilen.
Durch geeignete Formgebung des äusseren Mantels 12, z. B. eine Querschnittsverengung in der Strömungsrichtung des Mediums, kann dem letzteren eine Beschleunigung erteilt werden, was sich auch in einer Beschleunigung der Drehbewegung und damit einer Verbesserung der Vernebelung und der Abscheidungswirkung äussert. wie dies an sich aus dem Bau von Staubscheideanlagen bekannt ist. Die Fig. 7, 8. 9, 11, 12, 19 und 20 zeigen Mängel 12 mit sich über die Höhe änderndem Durchflussquerschnitt, die Fig. 11 ein Beispiel, gemäss welchem diese Querschnittsverengung bei zylindrischem Aussenkörper 12 durch einen konischen Mittelkörper 13'erzielt wird. Konvergierende oder divergierende Auslassrandbereiche 12'können angewendet werden, um das strömende Gemisch noch weiter zu beschleunigen oder zu verzögern und zu beruhigen.
Ferner kann auch die Form der Teilungswände weitgehenden Änderungen unterworfen sein ; z.
B. können Ansätze 14'verwendet werden, wie es auch verschiedene Stirnbegrenzungen der Mittelkörper 13 gibt.
Die Bauformen der Fig. 13-18 zeichnen sich durch eine geringere Höhe aus. Die Bauformen gemäss den Fig. 13 und 14 sowie 17 und 18 haben keinen Zentralkörper, sondern Schaufeln 14", die im wesentlichen den gesamten Strömungsquerschnitt durchsetzen. Das AusfUhrungsbeispiel gemäss den Fig. 15 und 16 entspricht ungefähr jenem der Fig. 10, jedoch mit dem Unterschied, dass es auf Kosten der Bauhöhe mit einem grösseren Durchmesser und mit Aussen- und Innenkörpern 12, 13 gleicher Höhe ausgestattet ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Abscheiden fester, in einem gasförmigen Medium schwebender Teilchen mit einem Einrichtungsgehäuse, das durch eine Trennwand, die einen Durchströmkanal für das Medium enthält, in zwei, über einen hydraulischen Verschluss verbundene Kammern geteilt ist, von denen die eine eine Befeuchtungsflussigkeit enthält und das zu reinigende Medium aufnimmt, das in gereinigtem Zustand der zweiten Kammer entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchströmkanal (20) Teilungswände (4) enthält, welche den Durchströmquerschnitt des Durchströmkanals (20), zu dessen Achse sie geneigt sind und die vorzugsweise Wendelflächen sind, in mehrere Einzelkanäle unterteilen, wobei das untere Ende des Durchströmkanals nahe dem Flüssigkeitsspiegel (6) der unteren Kammer angeordnet ist,
so dass bei entsprechender Strömungsgeschwindigkeit des zu reinigenden Mediums dieses unter Mitreissen von Flüssigkeit aus der Unterkammer in eine schnelle, zu einer Vernebelung führende Drehbewegung gerät.